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科技前沿
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碳家族“添丁”！科學(xué)家合成次晶態(tài)金剛石

來源： 中國(guó)科學(xué)報(bào)
作者：南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果中服務(wù)中心
日期： 2021-11-27
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       北京高壓科學(xué)研究中心研究員緱慧陽(yáng)等在高溫高壓條件下合成了一種新形態(tài)的金剛石——次晶態(tài)金剛石，填補(bǔ)了非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和晶態(tài)結(jié)構(gòu)之間原子排列尺度上的缺失環(huán)節(jié)，為深層次理解非晶態(tài)材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)提供了密鑰。該成果11月25日在線發(fā)表于《自然》。
　　緱慧陽(yáng)與合作者通過其在大腔體壓機(jī)中發(fā)展的最新極端高壓技術(shù)，在30GPa、1500~1600K的溫壓條件下，對(duì)富勒烯（C60）前驅(qū)體進(jìn)行高溫高壓處理發(fā)現(xiàn)，壓縮的富勒烯聚合轉(zhuǎn)變成為一種高密度無(wú)序的sp3鍵合的碳。高分辨透射電子顯微鏡顯示，樣品中存在高密度且均勻分布的類晶體團(tuán)簇（尺寸為0.5~1.0nm），其原子構(gòu)型接近于立方和六方金剛石，且具有很高的晶格畸變，即次晶態(tài)金剛石。
　　“模擬結(jié)果顯示，次晶態(tài)金剛石和非晶態(tài)金剛石具有顯著的結(jié)構(gòu)差異。二者都不具有長(zhǎng)程有序性，且在第一個(gè)配位原子層，次晶態(tài)金剛石和非晶態(tài)金剛石同時(shí)具有相似的有序性。然而，在中程尺度范圍（2~5原子層），次晶態(tài)金剛石的有序性雖然在逐步降低，但遠(yuǎn)高于非晶態(tài)金剛石。”論文共同通訊作者、美國(guó)喬治梅森大學(xué)教授生紅衛(wèi)說。
　　“這種次晶態(tài)的發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)拓?fù)渖湘溄恿朔蔷B(tài)和晶態(tài)，對(duì)于揭示非晶態(tài)材料復(fù)雜的結(jié)構(gòu)本質(zhì)具有深遠(yuǎn)意義。”論文第一作者、北京高壓科學(xué)研究中心博士唐虎告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“次晶態(tài)金剛石的發(fā)現(xiàn)為碳材料家族增加了一種新的結(jié)構(gòu)形態(tài)，它兼具優(yōu)異的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性以及獨(dú)特的光學(xué)特性，在高端技術(shù)領(lǐng)域和極端環(huán)境下具有重要的應(yīng)用前景，有利于進(jìn)一步開發(fā)新型類金剛石材料。”

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